Исследователи из CIRAD и INRA недавно показали, что инактивация гена RECQ4 приводит к трехкратному увеличению рекомбинации в таких культурах, как рис, горох и помидоры. Ген ингибирует обмен генетическим материалом посредством рекомбинации (кроссовера) во время процесса полового размножения в сельскохозяйственных культурах. Это открытие, опубликованное в журнале Nature Plants 26 ноября 2018 года, может ускорить селекцию растений и развитие сортов, лучше подходящих для конкретных условий окружающей среды (устойчивость к болезням, адаптация к изменению климата).

Рисовые поля на Бали. Фото: А. Ривал, CIRAD

Рекомбинация является естественным механизмом, общим для всех организмов, которые размножаются половым путем: растений, грибов или животных. Смесь хромосом определяет генетическое разнообразие видов. Основой этого механизма является селекция растений, которая практикуется в течение последних десяти тысяч лет и состоит в скрещивании двух растений, выбранных по их дополнительным достоинствам. Например, чтобы получить новый сорт томатов, который был бы и вкусным, и устойчивым к вредителям или болезням, селекционеры скрещивают и размножают посредством последовательных рекомбинаций растения, которые имеют гены, участвующие во вкусе и устойчивости. Однако это длительный процесс, поскольку во время размножения происходит очень мало рекомбинаций. В среднем на хромосомы приходится только одна-три точки пересечения генетического материала для каждого скрещивания. Поэтому невозможно объединить шесть достойных генов в одном поколении, что является основным препятствием для улучшения урожая. Так что же ограничивает количество рекомбинаций?

Чтобы выяснить это, исследователи из INRA идентифицировали и изучили гены, участвующие в контроле рекомбинации на модельном растении Arabidopsis thaliana. Они обнаружили, что один ген, RECQ4, особенно эффективен для предотвращения кроссинговера. В той степени, в которой его инактивация удваивает частоту рекомбинации в четыре раза! Что происходит с посевами? Это то, что исследователи в консорциуме, включающем INRA и CIRAD, решили определить, изучив три вида сельскохозяйственных культур: горох, помидоры и рис. И им это удалось. «Отключая» RECQ4, они утроили в среднем количество пересечений, что привело к большей перетасовке хромосом, а следовательно, и к увеличению разнообразия с каждым поколением. Это будет благом для будущих операций по селекции растений в CIRAD и INRA.

По материалам phys.org